KR20210072854A - System and Method for Detecting polyploid and haploid - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 종자의 배수체 및 반수체 판별 기술에 대한 것이다.The present invention relates to a technique for discriminating polyploids and haploids in seeds.
상업용 옥수수 품종 개발에는 반수체 유기체와 배가반수체(doubled haploid, DH) 기술을 널리 이용하고 있다. Haploid organisms and doubled haploid (DH) technology are widely used in the development of commercial maize varieties.
반수체 유기체란 정상적인 2배체 옥수수와 교배하였을 때 얻은 한 이삭의 종자들이 2배체(2n)와 일부는 비정상적인 수정으로 인하여 반수체(n)로 분리되는 특별한 유전 계통들을 말한다.A haploid organism refers to a special genetic lineage in which the seeds of an ear obtained when crossed with a normal diploid maize are separated into diploid (2n) and some into haploid (n) due to abnormal fertilization.
현재 in vivo 모계 반수체 유기체계는 R1-Navajo(R1-nj)라고 하는 안토시아닌 색소 표지의 존재 여부에 따라 배반에는 안토시아닌 색소가 없고 배유에는 왕관형태의 색소가 발현되는 반수체(monoploid/haploid, n)종자와 배와 배반 모두에서 안토시아닌 색소 침착되는 2배체 종자를 육안으로 구분이 가능하며, 이러한 표현형을 Navajo 종자표현형이라고 한다.Currently, the in vivo maternal haploid organism system is a monoploid/haploid (n) seed that has no anthocyanin pigment in the blastocyst and a crown-type pigment in the endosperm depending on the presence or absence of an anthocyanin pigment marker called R1-Navajo (R1-nj). Diploid seeds with anthocyanin pigmentation in both embryo and blastocyst can be visually distinguished, and this phenotype is called the Navajo seed phenotype.
해외에서는 형광 레이저 스캐너를 이용하여 배가반수체 관련 연구를 진행한 사례가 있으나 안토시아닌 색소를 측정하지 아니하고 안토시아닌을 제외한 면적을 측정함으로서 판별을 진행하였다. 이러한 방법은 직접적인 영향을 미치는 안토시아닌 색소를 측정하지 않고 간접적인 면적 측정을 이용한 방법으로 정확도가 떨어지는 방법이다. 현재 국내에서는 전문가의 눈으로 배수체 및 반수체를 판별하고 있다.Overseas, there is a case where studies related to doubled haploids were conducted using a fluorescent laser scanner, but the discrimination was carried out by measuring the area excluding anthocyanins without measuring the anthocyanin pigment. This method uses an indirect area measurement without measuring anthocyanin pigments that have a direct effect, and is a method with low accuracy. Currently, in Korea, polyploids and haploids are discriminated by experts.
이러한 방법은 판별의 오차율이 커 신뢰성을 확보할 수 없는 문제가 있다.This method has a problem in that reliability cannot be secured due to a large error rate of discrimination.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 광합성 측정을 위한 형광유도 분광기술을 접목하여, 검사 대상이 되는 종자에 대한 색소표지를 탐지하여 분석하여, 해당 종자의 배수체 및 반수체의 판별을 수행할 수 있도록 하는 종자의 배수체 및 반수체 판별방법 및 그 시스템을 제공하는 데 있다.The present invention has been devised to solve the above problem, and an object of the present invention is to graft a fluorescence-induced spectroscopy technique for photosynthesis measurement, detect and analyze a dye label for a seed to be tested, and to analyze the polyploid of the seed. And to provide a method and system for determining a ploidy and a haploid of a seed that can perform the discrimination of haploids.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는 검사의 대상이 되는 종자를 검사스테이지에 배치하고, 영상처리부에서 상기 종자의 전체면적 기준영상 및 타겟면적의 기준영상을 입력하는 1 단계;As a means for solving the above problems, in the embodiment of the present invention, a seed to be inspected is placed on an inspection stage, and the image processing unit inputs a reference image of the total area of the seed and a reference image of the target area. ;
상기 검사대상 종자에 형광반응 유발을 위한 광을 조사하는 2단계;a second step of irradiating light for inducing a fluorescence reaction on the test target seed;
형광감지센서부에서 상기 종자의 표면에서의 형광반응을 감지하고, 상기 종자의 전체면적에서의 제1형광 반응 정보 및 타겟면적에서의 제2형광 반응 정보를 입수하는 3단계;a third step of detecting a fluorescence reaction on the surface of the seed by the fluorescence sensor unit, and obtaining first fluorescence reaction information on the entire area of the seed and second fluorescence reaction information on the target area;
상기 제1형광반응정보 및 상기 제2형광반응정보를 대비하여, 종자정보 판별부에서 배수체 및 반수체의 기준점 정보를 기준으로 상기 종자의 배수체 및 반수체 여부를 판별하는 4단계;a fourth step of comparing the first fluorescence response information and the second fluorescence response information, and determining whether the seed is a polyploid or a haploid based on reference point information of a polyploid and a haploid in a seed information determining unit;
판별된 정보를 디스플레이 하는 4단계;Step 4 of displaying the determined information;
를 포함하는 종자의 배수체 및 반수체 판별방법을 제공할 수 있도록 한다.It should be possible to provide a method for discriminating polyploids and haploids of seeds containing
또한, 상술한 종자의 배수체 및 반수체 판별방법을 구현하기 위한 시스템으로서, 검사대상이 되는 식물 종자가 배치되는 검사스테이지;In addition, as a system for implementing the above-described method for determining a ploidy and a haploid of a seed, a test stage in which a plant seed to be tested is disposed;
상기 검사스테이지 상에 배치되는 종자의 전체면적영상 및 타켓면적영상을 입수하여 기준 영상을 제공하는 카메라모듈;a camera module for providing a reference image by obtaining an image of a total area and a target area of a seed disposed on the inspection stage;
상기 카메라모듈에서 입력되는 영상을 기준으로 검사 대상 종자의 기본 기준정보를 입력하는 종자영상 입력부;a seed image input unit for inputting basic reference information of a seed to be inspected based on the image input from the camera module;
상기 검사대상 종자에 형광반응을 유발하는 광을 조사하는 광조사모듈;a light irradiation module for irradiating light that induces a fluorescence reaction to the seed to be inspected;
상기 광조사모듈에서 출사된 광에 반응하는, 상기 종자의 표면의 형광영상을 센싱하여 저장하는 형광영상 입력부;a fluorescence image input unit for sensing and storing a fluorescence image of the surface of the seed in response to the light emitted from the light irradiation module;
상기 종자의 기본 기준정보와 상기 형광영상의 정보를 기준으로, 상기 종자의 대비 정보를 산출하는 종자정보처리부;a seed information processing unit for calculating contrast information of the seed based on the basic reference information of the seed and the information of the fluorescent image;
상기 종자정보처리부의 정보와 판별기준이 되는 기준데이터를 대비하여 상기 종자의 배수체 및 반수체 정보를 산출하는 종자정보 판별부;a seed information discriminating unit for calculating polyploid and haploid information of the seed by comparing the information of the seed information processing unit with reference data serving as a discrimination criterion;
를 포함하는 시스템을 제공할 수 있다.It is possible to provide a system comprising
본 발명의 실시예에 따르면, 광합성 측정을 위한 형광유도 분광기술을 접목하여, 검사 대상이 되는 종자에 대한 색소표지를 탐지하여 분석하여, 해당 종자의 배수체 및 반수체의 판별을 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, by grafting the fluorescence-induced spectroscopy technique for photosynthesis measurement, by detecting and analyzing the pigment label on the seed to be tested, the effect of allowing the discrimination of the polyploid and the haploid of the seed. there is
특히, 형광유도 분광기술을 이용한 R1-nj 유전자로 유래되어 형광반응 하는 안토시아닌 색소표지를 검출하는바, 형광반응을 통해 검출된 옥수수 종자의 가운데 부분의 안토시아닌 색소표지의 유무 및 면적 정보를 기준으로 배가체 및 반수체 판별에 신뢰성을 극대화할 수 있는 장점이 있다.In particular, it detects anthocyanin pigment label derived from R1-nj gene using fluorescence induction spectroscopy technology and fluorescence reaction. Based on the presence or absence of anthocyanin pigment label in the middle part of corn seeds detected through fluorescence reaction and doubling based on area information There is an advantage of maximizing the reliability of the identification of haploids and haploids.
본 발명은 종자에 대한 영상정보를 바탕으로 하여 즉각적인 배수체 및 반수체 판별이 가능한바, 시간과 비용을 크게 절감할 수 있으며, 디지털화된 양적정보를 이용하므로 객관적인 판별정보의 확보가 가능하다.The present invention enables immediate polyploid and haploid discrimination based on image information on seeds, which can greatly reduce time and cost, and uses digitized quantitative information, so that objective identification information can be secured.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 종자의 배수체 및 반수체 판별방법을 구현하는 과정을 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1의 종자의 배수체 및 반수체 판별방법을 구현하는 시스템의 구성 블록도이다.
도 3은 옥수수 종자의 R1-nj 유전자에 의한 안토시아닌 색소표지 발현 및 형광영상정보에 대한 개념설명을 위한 이미지이다.
도 4는 안토시아닌 색소표지 타겟면적의 정의 및 판별과정을 설명하기 위한 이미지이다.
도 5는 옥수수종자에 대한 배수체 및 반수체 판별을 실험한 결과를 정리한 이미지이다.1 is a flowchart illustrating a process of implementing a method for determining a ploidy and a haploid of a seed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a system for implementing the method for determining a polyploid and a haploid of the seed of FIG. 1 .
3 is an image for conceptual explanation of anthocyanin pigment label expression and fluorescence image information by R1-nj gene in corn seeds.
4 is an image for explaining the definition and determination process of the target area of an anthocyanin pigment label.
5 is an image summarizing the results of experiments on the determination of polyploids and haploids for corn seeds.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.In the present specification, the present embodiment is provided to complete the disclosure of the present invention, and to fully inform those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains to the scope of the present invention. And the invention is only defined by the scope of the claims. Accordingly, in some embodiments, well-known components, well-known operations, and well-known techniques have not been specifically described to avoid obscuring the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 종자의 배수체 및 반수체의 판별방법(이하, '본 발명'이라 한다.)에 대한 순서도이다. 도 2는 도 1에 따른 종자의 배수체 및 반수체의 판별방법을 구현하기 위한 시스템 블록구성도이다.1 is a flowchart of a method for determining a polyploid and a haploid of a seed (hereinafter referred to as 'the present invention') according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a system for implementing the method for determining a polyploid and a haploid of a seed according to FIG. 1 .
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 검사의 대상이 되는 종자를 검사스테이지에 배치하고, 영상처리부에서 상기 종자의 전체면적 기준영상 및 타겟면적의 기준영상을 입력하는 1 단계와, 상기 검사대상 종자에 형광반응 유발을 위한 광을 조사하는 2단계, 형광감지센서부에서 상기 종자의 표면에서의 형광반응을 감지하고, 상기 종자의 전체면적에서의 제1형광 반응 정보 및 타겟면적에서의 제2형광 반응 정보를 입수하는 3단계, 상기 제1형광반응정보 및 상기 제2형광반응정보를 대비하여, 종자정보 판별부에서 배수체 및 반수체의 기준점 정보를 기준으로 상기 종자의 배수체 및 반수체 여부를 판별하는 4단계 및 판별된 정보를 디스플레이 하는 4단계를 포함하여 구성될 수 있다.1 and 2, in the present invention, a first step of placing a seed to be inspected on an inspection stage, and inputting a reference image of the total area of the seed and a reference image of the target area in an image processing unit; Step 2 of irradiating the target seed with light to induce a fluorescence reaction, the fluorescence sensor unit detects the fluorescence reaction on the surface of the seed, and the first fluorescence reaction information on the entire area of the seed and the second on the target area 2 In the third step of obtaining fluorescence response information, the first fluorescence response information and the second fluorescence response information are compared, and the seed information discriminating unit determines whether the seeds are polyploid or haploid based on the reference point information of the polyploid and haploid. It may be configured to include a fourth step and a fourth step of displaying the determined information.
구체적으로는, 우선 상기 1단계에 검사대상이 되는 종자는 다양한 곡물종자가 대상이 될 수 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예에서 적용하는 검사 대상의 종자는 옥수수 종자를 대상으로 한 검사 방법을 제안한다. 특히 본 발명에서는 광합성 측정을 위한 형광 유도 분광기술을 이용하여 옥수수 종자의 색소 표지를 탐지함으로써, 반수체와 배수체를 특정할 수 있도록 한다. Specifically, the seeds to be inspected in the first step may be various grain seeds, but for the seeds to be inspected applied in a preferred embodiment of the present invention, an inspection method for corn seeds is proposed. . In particular, in the present invention, haploids and polyploids can be identified by detecting a dye label in corn seeds using a fluorescence-induced spectroscopy technique for measuring photosynthesis.
기본적으로 판별 대상이 되는 종자를 검사 스테이지(110)에 배치하고, 카메라모듈(120)를 통해 곡물종자에 대한 기본 영상을 촬영하여, 검사대상이 되는 종자에 대한 영상을 영상입력부(130)에 입력 저장할 수 있도록 한다. 상기 카메라모듈(120)은 종자에 대한 영을 촬영할 수 있도록 하는 촬영부와 촬영된 영상을 외부로 전송할 수 있는 통신부를 포함하는 일체의 영상처리장치를 포함하는 모듈을 의미한다.Basically, a seed to be determined is placed on the inspection stage 110 , a basic image of the grain seed is captured through the camera module 120 , and an image of the seed to be inspected is input to the image input unit 130 . to be able to save The camera module 120 means a module including an integrated image processing device including a photographing unit capable of photographing a seed for a seed and a communication unit capable of transmitting the photographed image to the outside.
상기 영상입력부(130)는 상기 카메라모듈(120)을 통해 입력되는 종자의 영상으로, 종자의 기본영상으로, 종자의 전체면적영상과 타겟면적영상을 촬영하여 저장하는 종자영상입력부(132)와, 후술하는 형광유발 광조사모듈(140)을 통해 조사는 광에 의해 종자표면에서 반응되는 형광반응에 대한 이미지를 찰영하여 입력받는 형광영상입력부(134)를 포함하여 구성될 수 있다.The image input unit 130 is a seed image input through the camera module 120, a basic image of the seed, and a seed image input unit 132 for recording and storing the entire area image and the target area image of the seed; Irradiation through the fluorescence-induced light irradiation module 140, which will be described later, may include a fluorescence image input unit 134 that receives an image of a fluorescence reaction reacted on the surface of the seed by light.
본 발명에서의 종자의 전체면적영상은 종자의 전체 면적과 외형에 대한 정보를 산출할 수 있는 영상정보로 정의하며, 타겟면적영상은 종자의 배수체 및 반수체를 판별하는 기준이 될 수 있는 영역으로, 본 발명의 실시예에서는 옥수수 종자를 대상으로 하는 경우, 배와 배유의 위치를 포함하는 영역의 영상정보로 정의한다.In the present invention, the total area image of the seed is defined as image information that can calculate information on the total area and appearance of the seed, and the target area image is an area that can be a criterion for discriminating a ploidy and a haploid of a seed, In the embodiment of the present invention, when a corn seed is targeted, it is defined as image information of a region including the positions of the embryo and endosperm.
다음으로, 형광유발 광조사모듈(140)에서는 상기 검사대상인 종자의 표면에 형광유발을 구현하는 광을 조사할 수 있도록 한다. 검사대상인 종자를 옥수수 종자로 하는 경우, 옥수수 종자의 색소표지를 탐지할 수 있도록 형광반응을 통해 검출된 옥수수 종자의 가운데 부분의 안토시아닌 색소표지의 유무 및 면적을 배수체 및 반수체 판별에 적용할 수 있도록 하기 위함이다.Next, the fluorescence-inducing light irradiation module 140 allows the surface of the seed to be inspected to be irradiated with light to induce fluorescence. When the test target is a corn seed, the presence and area of the anthocyanin pigment label in the middle part of the corn seed detected through a fluorescence reaction can be applied to the determination of ploidy and haploid so that the pigment label of the corn seed can be detected. it is for
상기 광조사모듈(140)에서 출사된 광에 반응하는, 상기 종자의 표면의 형광영상을 상기 카메라모듈(120)에 포함되는 형광 감지 센서로 센싱하여 저장할 수 있도록 하며, 이후 종자정보처리부(150)에서는 상기 종자의 기본 기준정보와 상기 형광영상의 정보를 기준으로, 상기 종자의 대비 정보를 산출하게 된다.The fluorescence image of the surface of the seed, which responds to the light emitted from the light irradiation module 140, is sensed and stored by a fluorescence detection sensor included in the camera module 120, and then the seed information processing unit 150 is to calculate the contrast information of the seed based on the basic reference information of the seed and the information of the fluorescence image.
이후, 종자정보 판별부(160)에서는 상기 종자정보처리부(150)의 정보와 판별기준이 되는 기준데이터를 대비하여 상기 종자의 배수체 및 반수체 정보를 산출하게 된다. 상기 종자정보 판별부(160)에서는 곡물 종자별로 배와 배유의 안토시아닌 색소표지의 형광발현 이미지의 배수체 및 반수체 판별 기준이 되는 영상정보(외형, 색상, 형광 분광도 등)를 기준정보 데이터베이스(180)에서 전송받아 입력되는 종자정보와 대비하여 배수체 및 반수체를 판별하여 결과를 도출하에 디스플레이 장치를 통해 제시할 수 있도록 할 수 있다.Thereafter, the seed information determining unit 160 compares the information of the seed information processing unit 150 with reference data serving as a determination criterion to calculate polyploid and haploid information of the seed. In the seed information determining unit 160, image information (appearance, color, fluorescence spectroscopy, etc.) that is a criterion for determining a polyploid and a haploid of an anthocyanin pigment label of a pear and endosperm for each grain seed is used as a reference information database 180. It is possible to determine a polyploid and a haploid in comparison with the seed information received and input from the , and present the result through a display device under derivation.
이를 위해, 상기 종자정보처리부(160)는, 상기 종자영상 입력부(132)에서 입력되는 종자 영상에서, 종자의 전체면적 기준영상 및 타겟면적의 기준영상 정보를 산출하는 종자면적산출부(A)와, 형광감지센서부에서 종자의 표면에서의 형광반응을 감지하고, 상기 종자의 전체면적에서의 제1형광 반응 정보 및 타겟면적에서의 제2형광 반응 정보를 산출하는 형광정보산출부(B)를 포함하여 구성될 수 있다. 이를테면, 검사대상 종자가 옥수수인 경우, 옥수수 종자에는 R1-Navajo(R1-nj)라고 하는 안토시아닌 색소 표지의 존재 여부에 따라 배반에는 안토시아닌 색소가 없고 배유에는 왕관형태의 색소가 발현되는 반수체(monoploid/haploid, n)종자와 배와 배반 모두에서 안토시아닌 색소 침착되는 2배체 종자로 구분할 수 있으며, 이러한 안토시아닌 색소표지 검출로 형광유도 분광기술을 이용하여 R1-nj 유전자로 유래되어 형광 반응하는 안토시아닌 색소표지를 검출하고, 반수체와 배수체를 특정할 수 있다. 따라서, 제1형광반응정보의 경우, 옥수수 종자 전체표면에서 발현하는 형광정보를 의미하며, 제2형광반응정보의 경우, 옥수수의 배와 배유를 포함하는 특정영역을 형광타켓면적으로 지정하여 이에 대한 형광반응이미지를 산출하여 저장하는 것으로 정의할 수 있다.To this end, the seed information processing unit 160 includes a seed area calculation unit A that calculates the reference image information of the total area of the seed and the reference image of the target area from the seed image input from the seed image input unit 132 and , a fluorescence information calculating unit (B) that detects the fluorescence reaction on the surface of the seed in the fluorescence sensor unit and calculates the first fluorescence reaction information in the entire area of the seed and the second fluorescence reaction information in the target area may be included. For example, if the seed to be tested is corn, depending on the presence or absence of an anthocyanin pigment label called R1-Navajo (R1-nj) in the corn seed, the blastocyst does not contain an anthocyanin pigment and the endosperm has a crown-type pigment. It can be divided into haploid, n) seeds and diploid seeds in which anthocyanin pigments are deposited in both embryo and blastocyst, and by using fluorescence-induced spectroscopy technology to detect such anthocyanin pigment label, anthocyanin pigment label that is derived from R1-nj gene and reacts with fluorescence It can detect and identify haploids and polyploids. Therefore, in the case of the first fluorescence response information, it means the fluorescence information expressed on the entire surface of the corn seed, and in the case of the second fluorescence response information, a specific area including the embryo and endosperm of corn is designated as the fluorescence target area. It can be defined as calculating and storing a fluorescence reaction image.
도 3은 옥수수 종자에서의 형광반응정보를 도출하기 위한 전체면적에 대한 제1형광반응정보와 타겟면적에 대한 제2형광반응정보를 정의하기 위한 이미지이다. FIG. 3 is an image for defining first fluorescence response information for an entire area and second fluorescence response information for a target area for deriving fluorescence response information from corn seeds.
도 3에 도시된 것과 같이, 옥수수 종자의 경우, R1-nj 유전자에 의한 안토시아닌 색소표지의 발현 및 형광영상을 도시한 이미지로, 배와 배유를 포함하는 옥수수 종자의 중심부 영역(이를 테면, 옥수수 종자 전체 면적에서 옥수수 종자의 중심부를 기준으로 종자의 전체 좌우폭에서, 중심부에서 좌우 30%에 해당하는 폭에 해당하는 영역(타켓 면적)에 대한 것을 제2형광반응정보로 산정할 수 있다.As shown in FIG. 3 , in the case of corn seeds, it is an image showing the expression and fluorescence images of anthocyanin pigment markers by the R1-nj gene, and the central region of corn seeds including embryos and endosperm (eg, corn seeds). As the second fluorescence response information, the area corresponding to the width corresponding to 30% of the left and right from the center of the total left and right width of the seed based on the center of the corn seed in the total area (target area) can be calculated.
도 4는 본 발명의 종자처리부(150)에서 옥수수 종자에서 입력되는 영상정보에 대한 이미지 정보를 분류하고, 처리하는 예시 이미지를 도시한 것이다.4 shows an example image for classifying and processing image information for image information input from corn seeds in the seed processing unit 150 of the present invention.
도 4의 (a)는 카메라 모듈에서 입력하는 옥수수 종자의 전체면적에 대한 이미지를 입력하여, 종자의 전체면적을 도출하여 저장하는 정보를 예시한 것이고,Figure 4 (a) is an example of the information to input the image of the total area of the corn seed input from the camera module, and to derive and store the total area of the seed,
도 4의 (b)는 중심부의 배와 배유를 포함하는 영역(노란 원 영역)을 특정하여 종자의 타켓면적을 정의하여 저장하는 정보를 도시한 것이다. 이러한 타켓면적을 정의하게 되면, 이후 해당 타켓면적에서의 형광반응에서, 전체 형광반응 면적과 형광타켓에서의 형광이미지의 발현 정보를 바탕으로 배수체 및 반수체의 기준정보와 대비하여 반수체 및 배수체를 판별할 수 있게 된다.Figure 4 (b) shows the information for defining and storing the target area of the seed by specifying the area (yellow circle area) including the embryo and endosperm in the center. If this target area is defined, then, in the fluorescence reaction in the target area, based on the total fluorescence reaction area and the expression information of the fluorescence image in the fluorescence target, haploids and haploids can be discriminated against the reference information of the ploidy and haploid. be able to
도 4의 (c)는 상술한 종자 전체면적에서의 형광반응정보를 입수한 것을 예시한 것이며, 도 4의 (d)는 (b)에서 정의한 타켓면적에서의 형광반응 정보를 입수한 것을 예시한 이미지이다.Figure 4 (c) illustrates the acquisition of the fluorescence response information in the entire seed area described above, and Figure 4 (d) illustrates the acquisition of the fluorescence response information in the target area defined in (b). It is an image.
도 5는 도 4에와 같은 50개의 옥수수 종자의 정보를 처리하여, 가시광과 형광반응에서의 반수체와 배수체의 판별한 결과를 도시한 것이다.FIG. 5 shows the results of discrimination of haploids and polyploids in visible light and fluorescence by processing the information of 50 corn seeds as in FIG. 4 .
도 5에서 도시된 것과 같이, 가시광영역에서 입수한 종자의 영상정보를 기준으로, 형광반응을 통해 입수한 타겟면적에서의 형광반응, 안토시아닌 색소표지에 대한 발현반응을 분석하게 되는 경우, 정확도 98~100%의 신뢰도를 가지며 배수체와 반수체를 판별할 수 있는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 5, when analyzing the fluorescence reaction in the target area obtained through the fluorescence reaction and the expression reaction to the anthocyanin dye label based on the image information of the seed obtained in the visible region, the accuracy is 98 ~ It can be confirmed that polyploids and haploids can be discriminated with 100% reliability.
이상의 본 발명의 실시예에 따르면, 일부 미세표현되거나 육안으로 판별이 잘 되지 않는 색소표지를 형광반응을 이용하여 검출함으로써, 즉각적으로 배수체와 반수체를 구분할 수 있게 되며, 디지털화된 양적정보를 이용함으로 사람에 의한 주관적인 판별이 아니라 객관적인 판별이 가능하여, 레이저 스캐너와 다르게 즉각(수초 이내)적으로 판별이 가능하다. 특히, 옥수수 종자의 형광 감지센서를 통해 정보를 수집하고 이를 이용하여 배수체 및 반수체 판별에 적용해 연구 및 육종하는데 활용할 수 있으며, 영상을 이용한 기술로 사람의 노동력과 시간을 절약 할 수 있는 장점이 구현된다.According to the above embodiments of the present invention, by detecting some microscopically expressed or indistinguishable pigment labels using a fluorescence reaction, it is possible to immediately distinguish a ploidy from a haploid, and by using digitized quantitative information, a human Unlike a laser scanner, it can be determined immediately (within a few seconds) because it is possible to determine objectively rather than subjectively. In particular, it can be used for research and breeding by collecting information through a fluorescence sensor of corn seeds and using it to identify polyploids and haploids, and realize the advantage of saving human labor and time with image-based technology do.
상술한 본 시스템을 통하여 본 발명인, 입력되는 종자 영상을 통해 배수체와 반수체를 판별하는 기능인 영상입력부와 종자정보처리부 및 종자정보 판별부의 기능구성과 이에 따른 일련의 처리과정을 구현하는 방법은 프로그램으로 구현이 가능하다. 즉, 본 발명에서의 방법을 수행하는 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다.The present inventor through the above-described system, the functional configuration of the image input unit, the seed information processing unit, and the seed information determining unit, which is a function of discriminating a polyploid and a haploid through an input seed image, and a method for implementing a series of processing processes accordingly are implemented as a program This is possible. That is, the functional blocks for performing the method in the present invention may be implemented with various numbers of hardware and/or software configurations that execute specific functions. For example, the present invention provides integrated circuit configurations, such as memory, processing, logic, look-up table, etc., capable of executing various functions by means of the control of one or more microprocessors or other control devices. can be hired
본 발명에의 방법 수행을 위한 기능블록의 과정인 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 발명은 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. "매커니즘", "요소", "수단", "구성"과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.Similar to how components that are courses of functional blocks for performing the methods of the present invention may be implemented as software programming or software elements, the present invention may be implemented as a combination of data structures, processes, routines or other programming constructs. Including various algorithms, it may be implemented in a programming or scripting language such as C, C++, Java, assembler, or the like. Functional aspects may be implemented in an algorithm running on one or more processors. In addition, the present invention may employ conventional techniques for electronic configuration, signal processing, and/or data processing, and the like. Terms such as “mechanism”, “element”, “means” and “configuration” may be used broadly and are not limited to mechanical and physical configurations. The term may include the meaning of a series of routines of software in association with a processor or the like.
이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.As described above, the technical idea of the present invention has been specifically described in the preferred embodiment, but the preferred embodiment is for the purpose of explanation and not for limitation. As such, those of ordinary skill in the art will be able to understand that various embodiments are possible through combination of embodiments of the present invention within the scope of the technical spirit of the present invention.
110: 검사스테이지
120: 카메라모듈
130: 영상입력부
132: 종자영상입력부
134: 형광영상입력부
140: 광조사모듈
150: 종자정보처리부
A: 종자면적산출부
B: 형광정보산출부
160: 종자정보판별부110: inspection stage
120: camera module
130: image input unit
132: seed image input unit
134: fluorescence image input unit
140: light irradiation module
150: seed information processing unit
A: Seed area calculation unit
B: Fluorescence information calculation unit
160: seed information identification unit
Claims (6)
상기 검사대상 종자에 형광반응 유발을 위한 광을 조사하는 2단계;
형광감지센서부에서 상기 종자의 표면에서의 형광반응을 감지하고, 상기 종자의 전체면적에서의 제1형광 반응 정보 및 타겟면적에서의 제2형광 반응 정보를 입수하는 3단계;
상기 제1형광반응정보 및 상기 제2형광반응정보를 대비하여, 종자정보판별부에서 배수체 및 반수체의 기준점 정보를 기준으로 상기 종자의 배수체 및 반수체 여부를 판별하는 4단계;
판별된 정보를 디스플레이 하는 4단계;
를 포함하는 종자의 배수체 및 반수체 판별방법.
A first step of arranging a seed to be inspected on an inspection stage, and inputting a reference image of the total area of the seed and a reference image of the target area in an image processing unit;
a second step of irradiating light for inducing a fluorescence reaction on the test target seed;
a third step of detecting a fluorescence reaction on the surface of the seed by the fluorescence sensor unit, and obtaining first fluorescence reaction information on the entire area of the seed and second fluorescence reaction information on the target area;
a fourth step of comparing the first fluorescence response information and the second fluorescence response information, and determining whether the seed is a polyploid or a haploid based on the reference point information of the polyploid and the haploid in the seed information discrimination unit;
Step 4 of displaying the determined information;
A method for determining a polyploid and haploid seed comprising a.
상기 4단계는,
상기 종자의 안토시아닌 색소에서의 형광반응에 대한 기준 색소표지를 기준으로, 입력되는 제1형광 반응 정보와 제2형광반응정보를 매칭하여 판별하는 단계인,
종자의 배수체 및 반수체 판별방법.
The method according to claim 1,
Step 4 is
A step of matching and discriminating the input first fluorescence reaction information with the second fluorescence reaction information based on the reference dye label for the fluorescence reaction in the anthocyanin pigment of the seed,
Methods for discriminating polyploids and haploids in seeds.
상기 3단계는,
상기 종자는 옥수수 종자이며,
상기 기준 색소표지는, R1-nj 유전자에 의한 안토시아닌 색소표지의 발현에 대한 형광 반응 정보를 입수하는 단계인,
종자의 배수체 및 반수체 판별방법.
3. The method according to claim 2,
The three steps are
The seed is a corn seed,
The reference dye label is a step of obtaining fluorescence response information on the expression of the anthocyanin dye label by the R1-nj gene,
Methods for discriminating polyploids and haploids in seeds.
상기 검사스테이지(110) 상에 배치되는 종자의 전체면적영상 및 타켓면적영상을 입수하여 기준 영상을 제공하는 카메라모듈(120);
상기 카메라모듈에서 입력되는 영상을 기준으로 검사 대상 종자의 기본 기준정보를 입력하는 종자영상 입력부(132);
상기 검사대상 종자에 형광반응을 유발하는 광을 조사하는 광조사모듈(140);
상기 광조사모듈에서 출사된 광에 반응하는, 상기 종자의 표면의 형광영상을 센싱하여 저장하는 형광영상 입력부(134);
상기 종자의 기본 기준정보와 상기 형광영상의 정보를 기준으로, 상기 종자의 대비 정보를 산출하는 종자정보처리부(150);
상기 종자정보처리부의 정보와 판별기준이 되는 기준데이터를 대비하여 상기 종자의 배수체 및 반수체 정보를 산출하는 종자정보 판별부(160);
를 포함하는 종자의 배수체 및 반수체 판별 시스템.
an inspection stage 110 on which plant seeds to be inspected are placed;
a camera module 120 for obtaining a full area image and a target area image of a seed disposed on the inspection stage 110 and providing a reference image;
a seed image input unit 132 for inputting basic reference information of a seed to be inspected based on the image input from the camera module;
a light irradiation module 140 for irradiating light that induces a fluorescence reaction to the seed to be inspected;
a fluorescence image input unit 134 for sensing and storing a fluorescence image of the surface of the seed in response to the light emitted from the light irradiation module;
a seed information processing unit 150 for calculating contrast information of the seed based on the basic reference information of the seed and the information of the fluorescent image;
a seed information determining unit 160 for calculating polyploid and haploid information of the seed by comparing the information of the seed information processing unit with reference data serving as a determination criterion;
Seed polyploid and haploid discrimination system comprising a.
상기 종자정보처리부(160)는,
상기 종자영상 입력부에서 입력되는 상기 종자 영상에서, 전체면적 기준영상 및 타겟면적의 기준영상 정보를 산출하는 종자면적산출부(A);
형광감지센서부에서 상기 종자의 표면에서의 형광반응을 감지하고, 상기 종자의 전체면적에서의 제1형광 반응 정보 및 타겟면적에서의 제2형광 반응 정보를 산출하는 형광정보산출부(B);
를 포함하는,
종자의 배수체 및 반수체 판별 시스템.
5. The method according to claim 4,
The seed information processing unit 160,
a seed area calculation unit (A) for calculating reference image information of a total area reference image and a target area from the seed image input from the seed image input unit;
a fluorescence information calculation unit (B) that detects a fluorescence reaction on the surface of the seed in the fluorescence sensor unit and calculates first fluorescence response information in the entire area of the seed and second fluorescence response information in the target area;
containing,
Ploidy and haploid discrimination system in seeds.
상기 종자정보 판별부는,
상기 종자의 안토시아닌 색소에서의 형광반응에 대한 기준색소표지를 기준으로, 입력되는 제1형광 반응 정보와 제2형광반응정보를 매칭하여 판별하되,
상기 종자는 옥수수종자이며, 상기 기준색소표지는, R1-nj 유전자에 의한 안토시아닌 색소표지의 발현에 대한 형광 반응 정보인,
종자의 배수체 및 반수체 판별 시스템.6. The method of claim 5,
The seed information determination unit,
Based on the reference color label for the fluorescence reaction in the anthocyanin pigment of the seed, the input first fluorescence reaction information and the second fluorescence reaction information are matched and discriminated,
The seed is a corn seed, and the reference dye label is information on the fluorescence response to the expression of the anthocyanin dye label by the R1-nj gene,
Ploidy and haploid discrimination system in seeds.
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